Forsker: »Fantastisk meget sludder om hjernen i øjeblikket«

Forkert brug af software kan have medført, at tusindvis af publicerede hjernestudier baseret på fMRI-skanninger af hjernen, er tvivlsomme, skrev Videnskab.dk for nyligt.

Software-problemet er dog langtfra det eneste, der belaster forskellige slags af de populære fMRI-skanningsmetoder, som i de seneste par årtier er blevet brugt til at drage den ene opsigtsvækkende konklusion om hjernen efter den anden.

Metoden har længe været omdiskuteret, og bunken af populærvidenskabelige bøger om neuromarketing, neurogastronomi, neuropædagogik, neuroledelse og alt andet, der er baseret på kortlægninger af aktivitet bestemte steder i hjernen, skal mildest talt tages med et gran salt, mener kritikere.

»Der er fantastisk meget sludder om hjernen i øjeblikket,« siger eksempelvis Klaus Bærentsen, der er lektor på Aarhus Universitets Psykologiske Institut.

»I det 14. århundrede, da man drog ud på de første europæiske opdagelsesrejser, kom der en masse vilde publikationer om, hvad folk fandt rundt omkring for eksempel lande, hvor mennesker havde to hoveder, havde fiskeskæl på kroppen, spiste børn og den slags. Meget af det, der i de seneste år er kommet om hjernen, har tilsvarende karakter,« fortsætter han.

LÆS OGSÅ: Hvad er det hotteste i hjerneforskning?

Døde laks gav signal

Klaus Bærentsen og andre kritikere mener, at der ofte bliver draget alt for vidtgående konklusioner på baggrund af fMRI-studier, hvor der kun indgår ganske få forsøgspersoner.

De mener også, at der er en tendens til, at man overfortolker de signaler, skanningsteknikken opfanger, for en fMRI-skanner fanger ikke kun signaler, der har med øget blodgennemstrømning i hjernen at gøre.

Skanneren fanger også en masse støj, og i 2009 publicerede en gruppe forskere et studie, hvor de havde fundet aktivitet i hjernen hos en død laks.

Studiet vandt i 2012 den særlige Ig-Nobel Pris, som gives til skæve forskningsresultater, der giver stof til eftertanke.

»Du kan simpelthen ikke undgå at finde noget, for der er langt mere støj end signal, når man bruger fMRI. Vi har skannet æbler og fået signal. Det er derfor af afgørende betydning, hvordan data analyseres, og resultaterne fortolkes,« siger Klaus Bærentsen.

LÆS OGSÅ: Forsker: Hjerneceller kan påvirke hinanden uden at have kontakt

Klyngeanalyser skulle give sikkerhed

De fleste forskere, som laver fMRI-skanning, er i dag opmærksomme på, at der er fejlsignaler, og man har fundet metoder, som man mener kan korrigere for dem.

For eksempel laver man såkaldte klyngeanalyser, hvor man deler hjernen op i små terninger. Her bruger man algoritmer til at analysere, hvor kraftige og hvor mange signaler, der er i en klynge terninger på skanningsbillederne.

»Man ser på, om der er kraftige signaler fra flere terninger, der ligger ved siden af hinanden. Jo større en klump terninger, der har signal, jo større er sandsynligheden for, at der virkelig er øget blodgennemstrømning i den del af hjernen, og at det ikke bare er fejlsignaler, man måler,« siger Klaus Bærentsen.

Desværre har det vist sig, at en del forskere, der laver fMRI-studier, har problemer med at forstå den statistik, der ligger til grund for klyngeanalyserne. Læs mere om det i artiklen Hjerneforskere laver alvorlige fejl i halvdelen af deres artikler.

Princippet bag fMRI er tvivlsom

Det er også i brugen af softwaresystemer til klyngeanalyser, at svenske forskere for nyligt fandt fejl.

Og der er andre mere grundlæggende problemer med fMRI-studierne.

»Hele princippet om, at man kan udlede, hvordan hjernen virker ved at finde nogle pletter på et skanningsbillede, er tvivlsom,« siger Albert Gjedde, der er professor på København Universitets Institut for Neurovidenskab og Farmakologi.

Ligesom Klaus Bærentsen er han kritisk over for de seneste årtiers forsøg på at kortlægge hjernens aktivitet ved hjælp af bestemte typer af fMRI-skanninger.

Når forskere konkluderer, at følelser sidder forskellige steder i hjernen, at angst for matematik kan ses i hjernen, at religiøs tro sidder forskellige steder i hjernen og lignende, bør man være skeptisk, anbefaler han.

LÆS OGSÅ: Dit stjernetegn har betydning for, om du overlever blodforgiftning

En arv fra frenologi

Mange fMRI-studier bygger på en antagelse om, at nogle områder i hjernen bliver aktiveret, når man udfører en given opgave, tænker på noget bestemt eller føler noget. Men i dag ved man, at det ikke kun er de områder af hjernen, hvor der er øget blodgennemstrømning, der er involveret i en given aktivitet, forklarer Albert Gjedde.

Det er en misforståelse, at det kun er ganske få hjerneregioner, der er aktive, afhængigt af hvilken opgave man skal løse, mens resten af hjernen forbliver passiv.

»Det er en arv fra den videnskab, man kaldte frenologi, som påstår, at hjernen består af en række helt adskilte arbejdsenheder, som hver især har en bestemt opgave, og som kun bestiller noget, når den bestemte opgave skal løses. Men det har været en problematisk antagelse fra starten,« siger Albert Gjedde.

LÆS OGSÅ: Albert Gjedde får stor, dansk pris for forskningsformidling

Hjernen har mest usynlig energi

Allerede i 1960'erne og i 1970'erne - altså længe før fMRI-skanning blev udviklet i 90'erne - påviste skandinaviske fysiologer, deriblandt danskeren Niels A. Lassen, at hjernen hele tiden er aktiv, også når man sover. Det gjorde de blandt andet ved at lave PET- og SPECT-skanninger.

Siden har en amerikansk professor ved navn Marcus E. Raichle lavet forsøg, der bekræfter, at hjernen hele tiden arbejder på fuld tryk.

Den hjerneaktivitet, der er forbundet med øget blodgennemstrømning, og som giver signal i en fMRI-skanner, udgør kun nogle få procent af den aktivitet, der er i hjernen.

LÆS OGSÅ: Verdens største hjernepris til forskning i hukommelsens mysterier

Langt den største del af hjernens aktivitet kan ikke ses eller registreres som ændringer på fMRI-skanningsbilleder, konkluderede Marcus E. Raichle.

Han kaldte den tilsyneladende usynlige aktivitet for 'mørk energi' med reference til kosmologiens mørke energi, der udgør det meste af universets masse.

Hjernens neuroner bruger den mørke energi, der ikke kan fanges af fMRI-skanninger, når vi ikke laver noget bevidst, for eksempel når vi drømmer, eller når vi ikke er opmærksomme på, hvad vi tænker.

Det, der er bag det bevidste niveau - hjernens mørke energi, for eksempel - er af afgørende betydning for at finde sammenhæng i det, vi oplever, i det lille vindue af bevidst opmærksomhed.

Marcus E. Raichles i artiklen 'The Brain's Dark Energy' publiceret i Scientific American, 2010

Ifølge Marcus E. Raichles spiller den mørke energi også en afgørende rolle for, hvordan hjernen fungerer, når vi laver en bevidst handling, for eksempel når vi løser opgaver eller planlægger noget.

fMRI viser kun en brøkdel

Albert Gjedde er enig:

»fMRI-skanningerne viser kun en brøkdel af den aktivitet, der er i hjernen, og det er en illusion at tro, at de kan give grundlæggende svar på, hvordan hjernen fungerer,« siger han og fortsætter:

»Aktiviteten cykler rundt i hjernen i de første millisekunder, således at der er forskellige grupper af celler, der i perioder er lidt mere aktive end andre celler, og så er det, som om de sender opgaven videre til nogle andre celler, og så efter nogen tid falder denne ekstra aktivitet til ro et eller andet sted. Det er den sidste rest af ekstra aktivitet, man kan se på fMRI-skanningsbilleder.«

Alligevel er den gængse antagelse blandt en del forskere, der laver fMRI-skanninger, tilsyneladende stadig, at neuronerne er passive, indtil de skal bruges til at løse en opgave.

»Da fMRI-skanningerne kom frem i 1990'erne, troede mange, der ikke havde læst Niels A. Lassen og de øvrige forskeres artikler, at de ændringer, man så på skanningsbillederne, var den eneste hjerneaktivitet, der var, men det har hele tiden været noget vrøvl. De, der virkelig har beskæftiget sig med emnet, har aldrig været i tvivl om, at hele hjernen er aktiv hele tiden. At kun de områder, der lyser op på et skanningsbillede, er aktive, er en illusion,« siger Albert Gjedde.

»Det er desværre gået i glemmebogen i mange af de fMRI-studier, der bliver publiceret,« fortsætter han.

LÆS OGSÅ: Dansk topforsker opdager mulig årsag til Alzheimer

Hjerneregioner arbejder sammen

fMRI-skanninger fortæller altså ikke noget om den såkaldte mørke energi. De giver heller ikke svar på, hvordan den hjerneregion der får tilført mere blod og derfor lyser op på et skanningsbillede, når man udfører en given opgave, er forbundet med aktivitet i andre dele af hjernen.

Forskellige dele af hjernen arbejder måske sammen, så andre dele af hjernen, end den der lyser op på et skanningsbillede, er involveret i den opgave, forsøgspersonen er blevet bedt om at løse.

»Hvis en del af hjernen er aktiv, skifter andre dele af hjernen måske arbejde, uden at de bruger mere energi end normalt, eller det kan være, at de arbejder mindre. Det tyder på, at ikke bare er den del af hjernen, der får tilført mere blod, er involveret i en opgaveløsning, men at der foregår et samspil mellem flere hjernecentre,« siger Albert Gjedde.

Andre dele af hjernen kan sagtens være aktive uden at have øget blodtilførsel, for det er kun på lidt længere sigt, at neuroner har behov for mere energi fra ilt. I begyndelsen får de den ekstra energi fra sukkerstoffer, som findes i store mængder i blodbanen.

LÆS OGSÅ: Overraskende studie: Skal hjernen tænkes helt om?

Upopulært at sige højt

Det hele har forskere som Albert Gjedde og Klaus Bærentsen sagt i årevis.

»I mange år blev jeg upopulær på at sige det højt, men skanningerne viser jo ikke noget om den aktivitet, vi ikke kan se. Jeg forstår ikke, hvordan videnskabsmænd kan se bort fra det, når de konkluderer noget på baggrund af fMRI-skanninger,« siger Klaus Bærentsen og fortsætter:

»Det svarer til, at man har tabt en nøgle, og så leder man der, hvor der er lys, i stedet for der, hvor der er mørkt. Selvfølgelig har den aktivitet, man kan se på et fMRI-skanningsbillede, noget med sagen at gøre, men 95 procent af hjerneaktiviteten ved vi ikke noget om. Folk udtaler sig udelukkende på baggrund af de 5-10 procent, de kan se.«